In this dissertation, we propose new techniques for two practical and important topics in code acquisition. The first one is the acquisition of codes in general and realistic communication environments, in which we assume chip-asynchronous models and non-Gaussian noise channels. The second is the code acquisition for pseudo noise (PN) codes when the period is very long.
First, we consider the residual code phase offset problem in chip-asynchronous models, in which a mismatch between the chip boundaries of two PN codes exists. The residual code phase offset causes the signal component in the matched filter output of an acquisition system to be divided into two components having smaller energy than that in the original signal component. Thus, the performance of the conventional systems based on the assumption that only one signal component exists deteriorates by the residual code phase offset.
We propose new acquisition techniques using an efficient combination of the two divided components based on the locally optimum (LO) criterion. We derive LO detectors in the known and random signal cases. Numerical results show that the proposed schemes have better performance than the conventional schemes.
Second, we consider the acquisition problem in non-Gaussian noise. The real-life noise such as atmospheric and man-made noise arising in indoor/outdoor mobile communication systems is known through experimental measurements to be decidedly non-Gaussian due to the impulsive nature. It is clear that acquisition systems using squared-sum (SS) detector (designed under the Gaussian noise assumption) are no longer appropriate in many such non-Gaussian environments.
We propose an LO detector system for code acquisition in non-Gaussian noise channel. Numerical results show that the proposed detector dramatically outperforms the conventional detector for various parameter values in a non-Gaussian noise model.
Finally, we consider the acquisition scheme of long period PN codes which are essential in future mobile communication systems. For acquisition of the long period PN codes, the acquisition schemes based on the search over the uncertainty region result in a very long acquisition time (serial search scheme) or need a complex hardware (parallel search scheme). Although the sequential estimation (SE) scheme can resolve this problem for long period PN codes, it works well only at moderate signal-to-noise ratio (SNR). To make the sequential estimation scheme useful at low SNR also, we consider a new sequential estimation scheme: a seed accumulating sequential estimation (SASE) method based on accumulating seeds of the received PN code. Numerical results show that the SASE outperforms the SE at low SNR and the improvement becomes larger as the period of PN code increases.
이 논문에서는 크게 부호획득에 관한 두가지 내용을 다룬다. 첫번째는 지금까지 부호획득에서 가정되어 왔던 칩동기 모형과 정규잡음 채널보다 (또는 정규잡음 채널로의 근사) 일반적이고 현실적인 칩비동기 모형과 비정규잡음 채널에서의 부획획득 문제이고, 두번째는 긴 주기를 갖는 의사잡음부호의 빠른 획득을 위한 순차추정기법이다.
이러한 두가지 큰 중심내용을 바탕으로 다음과 같은 기법들이 제안되었다.
첫째, 칩비동기 모형에서 나머지 부호 위상차가 시스템에 미치는 영향을 알아보고, 그것을 극복하기 위한 새로운 기법을 제안하였다. 나머지 부호 위상차는 부획획득에서 부호획득이 가능한 위상에서의 신호성분을 더 작은 에너지를 가지는 두개의 신호성분으로 쪼갠다. 따라서 이제까지 하나의 신호성분만이 있다고 가정하여 제안된 부호획득기법들은 실제 시스템에서 피할 수 없는 문제인 나머지 부호 위상차에 많은 영향을 받게 된다. 여기서는 두개의 연속적인 정합 여파기 출력의 합은 나머지 부호 위상차에 관계없이 항상 일정하다는 사실을 바탕으로 한 검정통계량을 제안하고, 그 성능을 이제까지의 기법들과 비교하여, 제안한 기법이 이제까지의 기법보다 나머지 부호 위상차 변화에 대해 좀더 강인하고, 나은 성능을 가짐을 보였다.
둘째, 부호획득 탐색기법가운데 가장 좋은 성능을 가지는 병렬탐색기법을 위한 칩비동기 모형에서의 최적과 국소최적 결정법칙을 제안하였다. 이제까지의 병렬탐색기법에서의 최적결정법칙은 정합여파기 출력가운데 가장 큰 것 하나를 선택하는 것이다. 그러나 칩비동기 모형에서 그것은 더 이상 최적이 아니다. 칩비동기 모형에서, 최대우도기법을 통해 최적의 결정법칙을 얻었으나 그것은 신호대 잡음비를 미리알아야 하고, 실제 시스템에서 다루기에는 너무 복잡하다. 그리하여 좀더 실용적이고 다루기 쉬우면서도 최적기법과 거의 비슷한 성능을 보이는 국소최적 결정법칙을 얻었다. 마지막으로 얻어진 결정법칙들은 이제까지의 결정법칙보다 더 나은 성능을 가짐을 보였다.
세째, 칩비동기 모형에서 나머지 부호 위상차에 피해 나누어진 두 개의 신호성분을 부호획득을 위해 효율적으로 결합하는 결합검파기법이 레일리 감쇄 채널에서 제안되었다. 레일리 감쇄채널에서 정합여파기 출력모형을 세우고, 국소최적검파기법을 써서 신호성분을 포함하는 정합여파기 출력들의 효율적인 결합을 위한 검파기를 제안하였다. 얻어진 검파기들은 이제까지의 검파기들보다 더 큰 검파확률을 가지며, 나머지 부호 위상차를 고려한 칩비동기 모형에서 더 빠른 획득이 가능함을 보였다.
네째, 실제 이동통신 환경의 많은 부분을 차지하는 비정규잡음 채널에 알맞은 부호획득을 위한 검파기법이 제안되었다. 비정규잡음 모형으로 널리 쓰이는 `대칭α안정`모형을 바탕으로 하여 α=1일때 국소최적 기법을 쓴 검파기를 제안하였다. 이 검파기는 비정규잡음에서 매우 큰 크기를 가지는 충격성 잡음의 효과를 제거하는 특성을 갖는다. 제안한 검파기는 α=2인 정규잡음과 그에 매우 가까운 때를 제외하고는 대부분의 비정규잡음모형에서 훨씬 나은 성능을 가지며, 잡음 매개변수에 매우 강인한 특성을 가짐을 보였다.
다섯째, 미래 이동통신에 꼭 필요한 긴 주기를 갖는 의사잡음부호의 획득을 위한 새로운 순차추정기법을 제안하였다. 직렬, 병렬, 혼합탐색기법들은 긴 주기를 갖는 의사잡음부호의 획득에 매우 긴 시간이 걸리므로 의사잡음부호길이 보다 훨씬 더 짧은 의사잡음부호의 씨앗을 직접추정하는 기법이 제안되어왔다. 그러나 그 기법들은 씨앗을 이루는 칩 각각을 직접추정하기에 높은 신호대 잡음비에서만 뛰어난 성능을 보였다. 이 논문에서는 씨앗을 이루는 칩을 누적함으로써 실제 이동통신 환경에서 중요한 낮은 칩신호대 잡음비에서도 일정크기이상의 칩신호대 잡음비를 유지할 수 있는 새로운 순차추정기법을 제안하였다. 제안한 기법이 이제까지의 순차추정기법보다 높은 칩신호대 잡음비 뿐 아니라 낮은 칩신호대 잡음비에서도 훨씬 더 성능이 좋음을 보였다.
